6.5. Звіт з лабораторної роботи

Звіт повинен включати:

1. Опис редуктора та його кінематичну схему і принцип дії;

2. Особливості складання, розбирання та регулювання вузлів редуктора;

3. Систему змащування зубчастих коліс та підшипників;

4. Ескіз конічної передачі з таблицею результатів вимірів та розрахунків геометрії передачі.

6.6. Контрольні питання

1. Що називається конічним редуктором?

2. При яких швидкостях застосовуються прямозубі конічні передачі?

3. Як визначити передатне число конічної передачі?

4. Як визначити зовнішній діаметр ділильного кола конічного колеса?

5. Як визначити зовнішню конусну відстань конічної передачі?

Список літератури

1. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – С. 191-198.

2. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов втузов / Под ред. В.А. Финогенова. - 6-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1998. – С. 150-158.

Лабораторна робота № 7 визначення критичної частоти обертання вала

7.1. Мета роботи

Експериментально і теоретично визначити критичну частоту обертання вала із закріпленою на ньому масою, порівняти результати експерименту з розрахунковими значеннями критичної частоти.

7.2. Устаткування і матеріали

Лабораторна установка для визначення критичної частоти обертання вала.

7.3. Теоретична частина

При обертанні вали перебувають під дією крутильних і поперечних коливань. Останні є найбільш небезпечними. Поперечні коливання можуть привести до руйнування валу в умовах резонансу.

Резонанс наступає при збігу частот коливань збуджуючих сил з частотою власних коливань вала. При цьому різко зростає амплітуда коливань, що може призвести до руйнування вала.

Кутова частота збуджуючої сили і частота обертання вала, при якій наступає резонанс, називаються критичними. Найбільше поширення одержав метод розрахунку частот коливань по осях і , тому, що ці коливання являются найнебезпечнішими.

Розглянемо схему вала (рис. 7.1) постійного перетину з незбалансованим диском масою m.

Рис .7.1. Схема вала з незбалансованим диском масою m

Збуджуючі коливання в системі з одним ступенем вільності визначають за формулою:

, (7.1)

де – амплітуда збуджуючих коливань маси m;

– амплітуда збуджуючої сили ;

– кутова частота збуджуючих коливань системи;

– кутова частота вільних коливань системи.

У лабораторній установці деталь виконана у вигляді диска масою m з ексцентриситетом е. Власну масу вала вважаємо малою в порівнянні з m і в розрахунку не враховуємо (пружна система з одним ступенем вільності).

На вал діє відцентрова сила:

, (7.2)

вектор якої обертається з кутовою швидкістю .

Складові сили по осях і :

, (7.3)

.

Сили і являються гармонійними силами, які викликають коливання вигину вала в напрямку осей і . Коливання від сили визначаються за формулою (7.1), а від сили – рівнянням:

. (7.4)

Частоти власних коливань для найпростіших валів із зосередженою масою:

, (7.5)

де – прискорення вільного падіння, 9,81 м/с²;

– статичний прогин вала під вагою диска, мм.

З рівняння (7.1) виходить, що у випадку , наступає резонанс, що може призвести до руйнування вала.

Частота обертання, при якій наступає резонанс, називається критичною:

. (7.6)

У випадку швидкого проходження при розгоні критичної частоти можна одержати збалансоване обертання вала за критичною зоною. Коли амплітуда коливань (7.1) змінює знак.

Сумарна амплітуда коливань:

. (7.7)

Тут враховано: . Якщо, , то .

Таким чином, за критичною зоною центр ваги незбалансованої маси наближається до геометричної осі обертання.

Статичний прогин визначається залежно від схеми навантаження вала. Для лабораторної установки із двохопорним закріпленням вала і зосередженою масою розрахунковий статичний прогин визначається, як:

, мм (7.8)

де – вага диска з кільцями;

– вага вала;

– відстань від лівої опори до диска;

– відстань між опорами, мм;

– модуль пружності матеріалу вала (Е=2,1·10⁵ Н/мм²);

– осьовий момент інерції перетину вала ( =1017 мм⁴).

Для зменшення впливу резонансу виконують наступні заходи:

1. Для валів працюючих до критичної зоні, підвищують твердість, а, отже, і власні частоти коливань;

2. Для робочої частоти повинна виконуватися умова:

; (7.9)

3. Якщо при гальмуванні устаткування можливий прохід через критичну частоту обертання то зменшення обертів здійснюють із можливо більшою швидкістю, застосовуючи різні способи гальмування (від простого механічного гальмування до гальмування електродвигуном);

4. При великих частотах обертання валів, наприклад, для швидкохідних турбін і центрифуг застосовують балансування. Балансування приводить центр обертових мас до осі обертання і у багато разів зменшує відцентрові сили, які викликають небезпечні поперечні коливання;

5. Застосовують спеціальні обмежники амплітуд коливань.